Elaboration de couches minces de carbone par ablation laser femtoseconde pour application aux biomatériaux implantables

Elaboration of carbon thin films by femtosecond laser ablation for application of biomaterials

• Auteur / Autrice : Anne-Sophie Loir
• Direction : François Rogemond
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences et génie des matériaux
• Date : Soutenance en 2004
• Etablissement(s) : Saint-Etienne

Mots clés

Mots clés contrôlés

Chirurgie laser

Prothèses de hanche

Carbone -- Couches minces

Résumé

Ce travail concerne l'élaboration de couches minces de DLC (Diamond-Like Carbon) par ablation laser femtoseconde pour une application biomédicale : la prothèse de hanche. Les propriétés structurales, mécaniques et tribologiques des films de carbone ont été caractérisées et une tête sphérique de prothèse de hanche a été revêtue. Ce mémoire se divise en quatre parties : Le premier chapitre présente les propriétés du carbone en couches minces, une revue des différentes techniques d'élaboration de ces films et les applications potentielles ou avérées de ces derniers. Le deuxième chapitre est consacré à la description des dispositifs expérimentaux utilisés lors de l'élaboration des revêtements et pour les différentes caractérisations. Le chapitre 3 expose les propriétés structurales, mécaniques et tribologiques pour les films élaborés et permet de valider la capacité de ces couches de ta-C (tetrahedral amorphous-Carbon) à répondre aux exigences du domaine biomédical. Le dernier chapitre est consacré au revêtement d'une tête sphérique de prothèse de hanche de diamètre 22,2 mm. Un décapage ionique in situ préalable au dépôt a été réalisé afin d'améliorer l'adhérence des films sur des substrats métalliques d'intérêt biomédical.

This work is devoted to the elaboration of DLC (Diamond Like Carbon) thin films by femtosecond pulsed laser deposition (PLD) for a biomedical application : hip joints. The structure, the mechanical and tribological properties of the films have been characterized and a femoral head of hip joint has been coated. This report is divided in four parts. The first part is devoted to a presentation of the carbon thin films properties, a litterature study of some deposition techniques and the potential or recognized applications of the deposited layers. The second chapter describes the experimental devices used for thin films deposition and the different characterizations. The chapter 3 presents the structure, the mechanical and tribological properties of deposited carbon thin films. The capacity of these ta-C films (tetrahedral amorphous-Carbon) to satisfy the biomedical requirements is confirmed. The last chapter is related to the coating of 22. 2 mm diameter femoral head of hip joint. In situ sputter cleaning prior to deposition has been performed to enhance the adhesion of the films on biomedical metallic substrates